JP2008199816A - 磁石発電機、及び磁石発電機の結線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電機子コイルと発電出力用リード線との結線を部品点数を増加することなく容易、且つ確実に行うことができ、コストを削減することができる磁石発電機、及び磁石発電機の結線方法を提供する。
【解決手段】各相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２には、同相のコイル線材２５同士を互いに束ねて捩った捩り部２７が形成され、捩り部２７の外表面２７ａには、発電出力用リード線２１と電気的に接続する導電部２８が形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、自動二輪車に用いられる磁石発電機、及び磁石発電機の結線方法に関するものである。

一般に、自動二輪車に搭載される発電機として、磁石発電機が多く用いられている。
この磁石発電機は、自動二輪車のエンジンのクランク軸に連係される有底筒状のロータと、エンジンのケース、又はカバーに固定されるステータとを備えている。ロータの内周面側には永久磁石が設けられている。一方、ステータは円環状のステータコアと、このステータコアから径方向に突設されロータの永久磁石に対向する複数のティース部と、このティース部に巻装された電機子コイルとを備えている。

電機子コイルには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電機子コイルがあり、各相の電機子コイルは、それぞれ複数のコイル線材で構成されている。電機子コイルの巻き始め端、及び巻き終わり端は、相毎にティース部からステータ外部へと引き出され、それぞれ絶縁被膜を剥離した状態になっている。この絶縁被膜が剥離された端末部には、発電出力用リード線の端末部がはんだ付けや、圧着スリーブを用いた加締め等によって結線されている。そして、ロータが回転することによって電機子コイルに流れる電流は、発電出力用リード線を介してバッテリや、付属電機機器に供給されるようになっている。

ところで、各相の電機子コイルはそれぞれ複数のコイル線材で構成されているため、これらコイル線材がばらばらにならないように相毎に固定する必要がある。
そこで、各コイル線材の巻き始め端が各ティース部にそれぞれ他のコイル線材によって押さえつけられて固定されると共に、各コイル線材の巻き終わり端が固定された巻き始め端にそれぞれ巻き絡げられることにより、相毎にそれぞれコイル線材を固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電機子コイルと発電出力用リード線との結線を確実に行うべく、それぞれの結線部を収納するための有底筒状の収納部を相毎に備えた絶縁キャップが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−１８２３４６号公報 実開昭６０−１２４２５４号公報

しかしながら、上述の特許文献１、特許文献２にあっては、電機子コイルと発電出力用リード線との結線部である各コイル線材の端末部がばらばらの状態であるため、その端末部の絶縁被膜を１本ずつ剥離する必要があり、手間がかかるという課題がある。
また、特許文献１にあっては、それぞれのコイル線材と発電出力用リード線とを確実に結線するために、特許文献２にあっては、それぞれのコイル線材をスムーズに収納部に挿入するために各コイル線材の端末部を束ねた状態で維持する必要がある。このため、束ねるための治具等が必要になり、コストがかかるという課題がある。
さらに、特許文献２にあっては、電機子コイルと発電出力用リード線との結線を確実に行うために別途絶縁キャップを用意する必要があり、部品点数が増加してしまうという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電機子コイルと発電出力用リード線との結線を部品点数を増加することなく容易、且つ確実に行うことができ、コストを削減することができる磁石発電機、及び磁石発電機の結線方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、１相が少なくとも２本以上のコイル線材から成る電機子コイルが巻装されたステータと、前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、前記電機子コイルの結線部が相毎にそれぞれ発電出力用リード線に接続されている磁石発電機において、各相の電機子コイルの結線部には、同相のコイル線材同士を互いに束ねて捩った捩り部が形成され、前記捩り部の外表面には、前記発電出力用リード線と電気的に接続する導電部が形成されていることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記結線部が各相の電機子コイルの端末部にそれぞれ設けられていてもよい。

請求項３に記載した発明は、１相が少なくとも２本以上のコイル線材から成る電機子コイルが巻装されたステータと、前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、前記電機子コイルの結線部が相毎にそれぞれ発電出力用リード線に接続されている磁石発電機の結線方法において、前記電機子コイルの結線部に同相のコイル線材の端末部同士を束ねて捩った捩り部を形成し、前記捩り部の外表面の絶縁被膜を剥離して導電部を形成し、前記導電部と前記発電出力用リード線の端末部とを重ね合わせて両者を互いに接続することを特徴とする磁石発電機の結線方法とした。

本発明によれば、電機子コイルの結線部に複数の同相のコイル線材同士を互いに捩った捩り部が形成されているため、結線部の複数のコイル線材を治具を使用することなく容易に束ねた状態を維持することができ、コストが削減できる。これに加え、部品点数を増加することなく、電機子コイルの結線部と発電出力用リード線とを確実に結線させることができる。
しかも、捩り部の外表面のみ絶縁被膜を剥離する等して導電部を形成するだけでそれぞれのコイル線材と発電出力用リード線とを結線させることができる。このため、各コイル線材の端末部の絶縁被膜をそれぞれ１本ずつ剥離する必要がなく、作業性を向上させることができる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、電動機である磁石発電機１は、例えば自動二輪車に用いられるアウターロータ型の発電機であって、エンジンのクランクシャフト２の先端に固定されたロータ３と、エンジンのケース（不図示）に固定されるステータ４とを備えている。

ロータ３は、有底筒状に形成されたものであって、径方向略中央に設けられたロータボス５にクランクシャフト２が取り付けられている。
ロータ３の周壁７には、内周面側に複数の永久磁石８が周方向に磁極が交互となるように設けられている。また、外周面側には、複数の突起９が周方向に等間隔に設けられている。これら突起９は、クランクシャフト２やロータ３の回転位置を検出するためのものである。

ステータ４は、円環状のステータコア１７を有している。ステータコア１７は、磁性材料の板材を軸線方向に積層して形成したものであって、径方向中央にロータボス５が挿通可能なボス孔１５が形成されている。また、ステータコア１７には、ステータ４をエンジンのケースに締結固定するためのネジ孔２０が３箇所周方向に等間隔に形成されている。さらに、ステータコア１７には、放射状に径方向外側に向かって延出する複数のティース部１６が等間隔に設けられている。

ステータ４の外周には、隣接するティース部１６間に蟻溝状のスロット１９が形成されている。このスロット１９は、ティース部１６に電機子コイル１８を巻装するためのコイル受け入れ口の役割を有する。スロット１９は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に１６個形成されている。また、各ティース部１６には、それぞれ絶縁材であるインシュレータ２４が装着されており、インシュレータ２４を介して電機子コイル１８が巻装されている。

電機子コイル１８には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗがある。これらＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗは、それぞれ複数本（この実施形態では３本）のコイル線材２５で構成されている。コイル線材２５は、銅線に絶縁材であるエナメルが被膜された、所謂エナメル線である。

各コイル線材２５は、各々所定のティース部１６に巻装された後、その巻き始め端、及び巻き終わり端が相毎に纏まった状態でティース部１６，１６間から発電出力用リード線２１の引き出し位置付近Ｃまで導き出されている。
そして、各相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの巻き始め端、及び巻き終わり端、つまり、各相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２と、発電出力用リード線２１の結線部（端末部）２３とがそれぞれ重ね合わされ、この重ね合わせた部分を互いにはんだ２６で接合している。尚、２１ａは、発電出力用リード線２１の被覆チューブを示す。

図３に示すように、各相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２には、同相のコイル線材２５同士（この実施形態においては３本のコイル線材２５）を互いに束ねて捩った捩り部２７が形成されている。この捩り部２７は、コイル線材２５同士を互いに束ね、その束ねた端末部分を周方向に回転させた状態になっている。

また、捩り部２７の外表面２７ａには、エナメル被膜が剥離された導電部２８が形成されている。この導電部２８は、捩り部２７の外表面２７ａのみに形成されているため、各コイル線材２５の内部２９、コイル線材２５同士の当接部３０、及びコイル線材２５間に形成される溝部３１には、導電部２８が形成されていない、つまり、エナメル被膜が剥離されていない状態となっている。

このように形成された結線部２２に、発電出力用リード線２１の結線部２３を重ね合わせた状態で、その重なり合った部分をはんだ２６が全周に渡って塗布されている。これにより、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２と発電出力用リード線の結線部２３とが結線された状態となっている。

次に、各相の電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２の形成手順、及びその結線部２２と発電出力用リード線の結線部２３との結線手順について説明する。
まず、図１、図４に示すように、各コイル線材２５の結線部２２（巻き始め端、及び巻き終わり端）を相毎に纏めた状態でティース部１６，１６間からステータ４外部の発電出力用リード線２１引き出し位置付近Ｃまで導き出す。このとき、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２は、それぞれコイル線材２５がばらばらになった状態になっている。

次に、図５に示すように、結線部２２のコイル線材２５同士を互いに束ねた状態で、周方向（図５における矢印Ｂ）に回転させ、捩り部２８を形成する。すると、結線部２２は、捩り部２８によって束ねた状態を常に維持できるようになる。尚、コイル線材２５を捩る角度は、例えば、３０°程度であることが望ましい。また、捩り部２７は、それぞれ電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの端末２５ａからの距離Ｌ１（Ｌ１は、例えば、７ｍｍ程度）の範囲に形成することが望ましい。

そして、図６に示すように、結線部２２に形成された捩り部２８を剥離装置等で削る。すると、捩り部２７の外表面２７ａ、つまり、各コイル線材２５の外側に露出している部分には、エナメル被膜が剥離された導電部２８が形成される。
次に、図３に示すように、この結線部２２に発電出力用リード線２１の結線部２３を重ね合わせ、その重なり合った部分をはんだ２６で接合する。このとき、はんだ２６を結線部２２を全周に渡って覆うように塗布する。

ここで、発電出力用リード線２１の結線部２３は、捩り部２７の一部のみに当接した状態であるが、結線部２２を捩ることによって各コイル線材２５のそれぞれと発電出力用リード線２１とを確実に接触させて導通させることができる。
また、結線部２２の各コイル線材２５には、それぞれ一部（捩り部２７の外表面２７ａ、すなわち、コイル線材２５の内部２９、コイル線材２５同士の当接部３０、及びコイル線材２５間に形成される溝部３１を除いた部分）にしかエナメル被膜が剥離された導電部２８が形成されていない。しかしながら、導電材であるはんだ２６が結線部２２を全周に渡って覆うように塗布されているため、より確実に各コイル線材２５と、発電出力用リード線２１の結線部２３とを導通させることができる。

したがって、上述の実施形態によれば、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２に複数の同相のコイル線材２５同士を互いに捩った捩り部２７が形成されているため、結線部２２の複数のコイル線材２５を従来のように治具を使用することなく容易に束ねた状態を維持することができ、コストが削減できる。これに加え、部品点数を増加することなく、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２と発電出力用リード線２１の結線部２３とを確実に結線させることができる。

しかも、捩り部２７の外表面２７ａのみ剥離装置等で削るだけでそれぞれのコイル線材２５と発電出力用リード線２１とを結線させることができる。このため、各コイル線材２５のエナメル皮膜を１本ずつ剥離する必要がなく、作業性を向上させることができる。
また、捩り部２７を形成することによって、各々コイル線材２５の遊びを小さくすることができる。これによって、例えば、自動二輪車等のような振動の大きなものに用いられても振動による電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ（コイル線材２５）の断線を防止することが可能になる。

尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、捩り部２７を形成した後、導電部２８を形成した場合について説明したが、これに限られるものではなく、予め各コイル線材２５の一部に剥離装置等でエナメル皮膜を剥離して導電部２８を形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗの結線部２２と発電出力用リード線２１の結線部２３とをはんだ２６を用いて接合した場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、圧着スリーブのように、結線部２２を全周に渡って覆う接合部品を用いればよい。
そして、上述の実施形態では、電機子コイル１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗがそれぞれ３本のコイル線材２５で構成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、２本以上であればよい。

本発明の実施形態における発電機の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の実施形態における電機子コイルの結線部の詳細図である。 本発明の実施形態における電機子コイルの結線部の形成手順を示す説明図である。 本発明の実施形態における電機子コイルの結線部の形成手順を示す説明図である。 本発明の実施形態における電機子コイルの結線部の形成手順を示す説明図である。

符号の説明

１ 磁石発電機
３ ロータ
４ ステータ
１８ 電機子コイル
１８Ｕ Ｕ相の電機子コイル
１８Ｖ Ｖ相の電機子コイル
１８Ｗ Ｗ相の電機子コイル
２１ 発電出力用リード線
２２，２３ 結線部
２５ コイル線材
２５ａ 端末
２７ 捩り部
２７ａ 外表面
２８ 導電部

Claims (3)

1. １相が少なくとも２本以上のコイル線材から成る電機子コイルが巻装されたステータと、前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、
   前記電機子コイルの結線部が相毎にそれぞれ発電出力用リード線に接続されている磁石発電機において、
   各相の電機子コイルの結線部には、同相のコイル線材同士を互いに束ねて捩った捩り部が形成され、
   前記捩り部の外表面には、前記発電出力用リード線と電気的に接続する導電部が形成されていることを特徴とする磁石発電機。
2. 前記結線部が各相の電機子コイルの端末部にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁石発電機。
3. １相が少なくとも２本以上のコイル線材から成る電機子コイルが巻装されたステータと、前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、
   前記電機子コイルの結線部が相毎にそれぞれ発電出力用リード線に接続されている磁石発電機の結線方法において、
   前記電機子コイルの結線部に同相のコイル線材の端末部同士を束ねて捩った捩り部を形成し、
   前記捩り部の外表面の絶縁被膜を剥離して導電部を形成し、
   前記導電部と前記発電出力用リード線の端末部とを重ね合わせて両者を互いに接続することを特徴とする磁石発電機の結線方法。

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